JP2010188433A - Machining device with rotary tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための研削装置や半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置等のように回転工具を備えた加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus provided with a rotary tool such as a grinding apparatus for grinding a workpiece such as a semiconductor wafer or a cutting apparatus for cutting a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板や炭化珪素(SiC)基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor devices. In addition, optical device wafers in which gallium nitride compound semiconductors are laminated on the surface of sapphire substrates and silicon carbide (SiC) substrates are also cut into individual optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes by cutting along the streets. Widely used in electrical equipment. The wafer divided in this way is ground to a predetermined thickness by a grinding device before being cut along the street.
半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持されたウエーハを研削する研削ユニットと、該研削ユニットをチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研削送りする研削送り機構とを具備している。研削ユニットは、回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着される研削ホイールと、該回転スピンドルの他端部に配設され該回転スピンドルを回転駆動するためのサーボモータとを具備している。(例えば、特許文献1参照) A grinding apparatus for grinding a back surface of a semiconductor wafer includes a chuck table having a holding surface for holding a wafer, a grinding unit for grinding a wafer held on the chuck table, and the grinding unit as a holding surface of the chuck table. And a grinding feed mechanism for grinding and feeding in a direction perpendicular to the vertical direction. The grinding unit includes a rotary spindle, a spindle housing that rotatably supports the rotary spindle, a grinding wheel that is mounted on one end of the rotary spindle, and a rotary spindle that is disposed at the other end of the rotary spindle and rotates the rotary spindle. And a servo motor for driving. (For example, see Patent Document 1)
而して、被加工物の研削特性に適応するために回転スピンドルを回転駆動するためのサーボモータの回転速度を調整する際に、研削ユニットの固有振動数と一致するサーボモータの回転速度を選択すると、研削ユニットが共振して激しく振動し、ウエーハを適正に研削することができないという問題がある。
このような問題は、サーボモータによって回転駆動される回転スピンドルに装着された切削ブレードによって被加工物を切削する切削装置においても現れる。
Thus, when adjusting the rotation speed of the servo motor for driving the rotary spindle to adapt to the grinding characteristics of the workpiece, select the rotation speed of the servo motor that matches the natural frequency of the grinding unit. Then, there is a problem that the grinding unit vibrates and vibrates violently, so that the wafer cannot be properly ground.
Such a problem also appears in a cutting apparatus that cuts a workpiece with a cutting blade mounted on a rotary spindle that is driven to rotate by a servo motor.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、回転工具を回転駆動するモータの回転速度に応じて加工ユニットの固有振動数を調整することにより、共振の発生を防止することができる回転工具を備えた加工装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to prevent the occurrence of resonance by adjusting the natural frequency of the machining unit according to the rotational speed of the motor that rotationally drives the rotary tool. It is providing the processing apparatus provided with the rotary tool which can do.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工ユニットとを具備し、
該加工ユニットが回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着された回転工具と、該回転スピンドルを回転駆動するためのモータを具備する、回転工具を備えた加工装置において、
該スピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して該加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えている、
ことを特徴とする回転工具を備えた加工装置が提供される。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, there is provided a workpiece holding means for holding a workpiece and a processing unit for processing the workpiece held by the workpiece holding means. And
A rotary tool, wherein the processing unit includes a rotary spindle, a spindle housing that rotatably supports the rotary spindle, a rotary tool attached to one end of the rotary spindle, and a motor for rotationally driving the rotary spindle. In a processing apparatus equipped with
A tank for storing liquid is provided in the spindle housing, and liquid adjusting means for adjusting the natural frequency of the processing unit by adjusting the amount of liquid stored in the tank is provided.
The processing apparatus provided with the rotating tool characterized by the above is provided.
本発明による回転工具を備えた加工装置は、回転工具を備えた加工ユニットのスピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えているので、回転工具の回転速度を被加工物の材質に適した回転速度に設定し、この回転速度で加工ユニットが共振した場合には、液体調整手段を作動してタンクの液体の量を増加または減少せしめてスピンドルハウジングの重量を調整し、加工ユニットの固有振動数を調整することにより加工ユニットの共振を抑制することができる。従って、回転工具の回転速度を被加工物の材質に適した回転速度に設定しても加工ユニットが共振することがないので、被加工物を良好に加工することができる。 A processing apparatus having a rotary tool according to the present invention includes a tank for storing liquid in a spindle housing of a processing unit having a rotary tool, and adjusting the amount of liquid stored in the tank to adjust the natural frequency of the processing unit. Since the liquid adjustment means for adjustment is provided, the rotation speed of the rotary tool is set to a rotation speed suitable for the material of the workpiece, and when the machining unit resonates at this rotation speed, the liquid adjustment means is activated. Thus, the resonance of the machining unit can be suppressed by adjusting the weight of the spindle housing by increasing or decreasing the amount of liquid in the tank and adjusting the natural frequency of the machining unit. Therefore, even if the rotational speed of the rotary tool is set to a rotational speed suitable for the material of the workpiece, the machining unit does not resonate, so that the workpiece can be processed satisfactorily.
以下、本発明に従って構成された回転工具を備えた加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図1には、本発明に従って構成された回転工具を備えた加工装置としての研削装置の斜視図が示されている。図1に示す研削装置は、全体を番号2で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング2は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ上方に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に移動基台3が摺動可能に装着されている。移動基台3は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部31、31が設けられており、この一対の脚部31、31に上記一対の案内レール221、221と摺動可能に係合する被案内溝311、311が形成されている。このように直立壁22に設けられた一対の案内レール221、221に摺動可能に装着された移動基台31の前面には前方に突出した支持部32が設けられている。この支持部32に加工ユニットとしての研削ユニット4が取り付けられる。
Hereinafter, a preferred embodiment of a processing apparatus provided with a rotary tool configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a perspective view of a grinding apparatus as a processing apparatus provided with a rotary tool constructed according to the present invention. The grinding apparatus shown in FIG. 1 is provided with an apparatus housing generally indicated by
研削ユニット4は、支持部32に装着された円筒状のスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に配設された回転スピンドル42とを具備している。このスピンドルユニット4について、図2を参照して説明する。図2に示す回転スピンドル42は、外周面に径方向に突出するスラストプレート421が設けられており、その下端部がスピンドルハウジング41の下端より下方に突出して配設されている。この回転スピンドル42の下端にはホイールマウント43が設けられており、該ホイールマウント43の下面に研削ホイール44が取付けられる。研削ホイール44は、円環状のホイール基台441と該ホイール基台441の下面に装着される複数の研削砥石442とからなっており、ホイール基台441がホイールマウント43の下面に締結ボルト45によって取付けられる。
The grinding
上記回転スピンドル42を回転自在に支持する円筒状のスピンドルハウジング41は、軸方向に貫通する軸穴411を備えている。このスピンドルハウジング41に形成された軸穴411を挿通して上記回転スピンドル42が配設される。スピンドルハウジング41に形成された軸穴411の中央部内周面には、軸方向に所定の間隔を置いて複数の環状のエアー供給溝412が形成されている。また、スピンドルハウジング41には、複数の環状のエアー供給溝412にそれぞれ開口する複数のエアー供給孔413と、該エアー供給孔413と連通する連通路414が形成されている。この連通路414がエアー供給手段47に接続されている。従って、エアー供給手段47によって高圧エアーを供給することにより、連通路414および複数の流体供給孔413を介して複数の環状の流体供給溝412に高圧エアーが供給される。この結果、スピンドルハウジング41の軸穴411の内周面と回転スピンドル42の外周面との間には高圧エアーによって空気層が形成され、回転スピンドル42は空気層によって回転自在にエアー軸受される。
A
上記スピンドルハウジング41の下部には回転スピンドル42に設けられたスラストプレート421を収容するプレート収容室415が形成されている。このプレート収容室415を形成する上壁415aには、軸穴411を中心として径が異なる複数の環状のエアー供給溝416が径方向に所定の間隔を置いて形成されており、この複数の環状のエアー供給溝416によって複数の領域が区画されている。また、プレート収容室415を形成する下壁415bには、軸穴411を中心として径が異なる複数の環状のエアー供給溝417が径方向に所定の間隔を置いて形成されおり、この複数の環状のエアー供給溝417によって複数の領域が区画されている。また、スピンドルハウジング41には、複数の環状のエアー供給溝416および417にそれぞれ開口する複数のエアー供給孔418が形成されており、この複数のエアー供給孔418が連通路419を介して上記連通路414に連通されている。従って、上記エアー供給手段47によって高圧エアーを供給することにより、連通路414、連通路419、複数のエアー供給孔418、複数の環状のエアー供給溝416および417を介して高圧エアーがプレート収容室415に供給される。この結果、プレート収容室415の上壁415aおよび下壁415bとスラストプレート421との間に高圧エアーによって空気層が形成され、スラストプレート421は空気層によってエアー軸受される。
A
図示の実施形態における研削ユニット4は、上記回転スピンドル42を回転駆動するためのサーボモータ46を備えている。図示のサーボモータ46は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式のサーボモータ46は、回転スピンドル42の上端部に形成されたモータ装着部422に装着された永久磁石からなるロータ461と、該ロータ461の外周側においてスピンドルハウジング41に配設されたステータコイル462とからなっている。このように構成されたサーボモータ46は、ステータコイル462に交流電力を印加することによりロータ461が回転し、該ロータ461を装着した回転スピンドル42を回転せしめる。
The
図2を参照して説明を続けると、上記スピンドルハウジング41の上端部には、液体を収容するタンク410が設けられている。また、スピンドルハウジング41には、タンク410の上端部に連通する液体供給口410aとタンク410の下端部に連通する液体排出口410bが設けられているとともに、タンク410の上端部に連通する空気抜き穴410cが設けられている。液体供給口410aおよび液体排出口410bは、タンク410に収容する液体の量を調整して研削ユニット4の固有振動数を調整するための液体調整手段5に接続されている。液体調整手段5は、水等の液体源51と、該液体源51と液体供給口410aとを連通する液体供給管52と、液体源51と液体排出口410bとを連通する液体戻し管53と、液体供給管52に配設された第1の電磁開閉弁54と、液体戻し管53に配設された第2の電磁開閉弁55およびポンプ56とからなっている。このように構成された液体調整手段5は、第1の電磁開閉弁54を附勢(ON)して開路すると、液体源51から液体供給管52を通してタンク410に液体が供給される。また、第1の電磁開閉弁54を除勢(OFF)して閉路し、第2の電磁開閉弁55を附勢(ON)して開路するとともにポンプ56を作動すると、タンク410に収容された液体が排出され液体戻し管53を通して液体源51に戻される。従って、液体調整手段5を作動してタンク410に収容する液体の量を調整することにより、スピンドルハウジング41の重量が調整され、研削ユニット4の固有振動数を調整することができる。
Continuing the description with reference to FIG. 2, a
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット3を上記一対の案内レール221、221に沿って上下方向(後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向)に移動せしめる研削送り手段6を備えている。この研削送り手段6は、直立壁22の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド61を具備している。この雄ねじロッド61は、その上端部および下端部が直立壁22に取り付けられた軸受部材62および63によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材62には雄ねじロッド61を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ64が配設されており、このパルスモータ64の出力軸が雄ねじロッド61に伝動連結されている。移動基台3の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部(図示していない)も形成されており、この連結部には貫通雌ねじ穴(図示していない)が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド61が螺合せしめられている。従って、パルスモータ64が正転すると移動基台3および研削ユニット4が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ64が逆転すると移動基台3および研削ユニット4が上昇即ち後退せしめられる。
Referring back to FIG. 1, the grinding apparatus in the illustrated embodiment moves the grinding
図1を参照して説明を続けると、ハウジング2の主部21にはチャックテーブル機構7が配設されている。チャックテーブル機構7は、被加工物保持手段としてのチャックテーブル71と、該チャックテーブル71の周囲を覆うカバー部材72と、該カバー部材72の前後に配設された蛇腹手段73および74を具備している。チャックテーブル71は、図示しない回転駆動機構によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル71は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図1に示す被加工物載置域24と上記研削ユニット4を構成する研削ホイール44と対向する研削域25との間で移動せしめられる。蛇腹手段73および74はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段73の前端は主部21の前面壁に固定され、後端はカバー部材72の前端面に固定されている。また、蛇腹手段74の前端はカバー部材72の後端面に固定され、後端は装置ハウジング2の直立壁22の前面に固定されている。チャックテーブル71が矢印23aで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段73が伸張されて蛇腹手段74が収縮され、チャックテーブル61が矢印23bで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段73が収縮されて蛇腹手段74が伸張せしめられる。
Continuing the description with reference to FIG. 1, the chuck table mechanism 7 is disposed in the
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図1に示すように研削装置の被加工物載置域24に位置付けられているチャックテーブル71の上面である保持面上に被加工物としてのウエーハWを載置する。なお、ウエーハWにはデバイスが形成された表面にデバイスを保護するための保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル71の上面に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル71上に保護テープTを介してウエーハWを吸引保持する。このようにして、チャックテーブル71上にウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル71を矢印23aで示す方向に移動し研削域25に位置付ける。
The grinding apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
As shown in FIG. 1, a wafer W as a workpiece is placed on a holding surface, which is the upper surface of a chuck table 71 positioned in a
このようにチャックテーブル71が研削域25に位置付けられたならば、研削ユニット4を構成するサーボモータ46を駆動して回転スピンドル42を回転し研削ホイール44を所定の方向に被加工物としてのウエーハWの材質に適した回転速度(例えば6000rpm)で回転せしめる。この回転速度において研削ユニット4が共振した場合には、上述したように液体調整手段5を作動してタンク410内の液体の量を増加または減少せしめて、スピンドルハウジング41の重量を調整することにより研削ユニット4の固有振動数を調整する。そして、研削ユニット4の共振が抑制された時点で、液体調整手段5の作動を停止する。このようにして研削ユニット4の共振が抑制されたならば、チャックテーブル71を所定の方向に例えば300rpmの回転速度で回転させるとともに、研削ホイール44を上記回転速度で回転しつつ研削送り手段6のパルスモータ64を正転駆動して研削ユニット4を下降し、研削ホイール44の複数の研削砥石442の研削面をチャックテーブル71に保持されたウエーハWの上面(裏面)に接触させ所定量研削送りする。この結果、チャックテーブル71に保持されたウエーハWは、所定の厚みに研削される。この研削においては研削ホイール44の回転速度がウエーハWの材質に適した回転速度に設定されているとともに、この回転速度による研削ユニット4の共振が抑制されているので、チャックテーブル71に保持されたウエーハWは良好に研削される。
When the chuck table 71 is positioned in the grinding
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては本発明を研削装置に適用した例を示したが、本発明は回転工具としての切削ブレードを備えた切削装置や、回転工具としてのドリルを備えたボール盤等、回転工具を備えた他の加工装置に広く適用することができる。 Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a grinding device has been shown. However, the present invention can be applied to a cutting device having a cutting blade as a rotating tool, a drilling machine having a drill as a rotating tool, or the like. The present invention can be widely applied to other processing apparatuses provided with tools.
2:装置ハウジング
3:移動基台
4:研削ユニット
41:スピンドルハウジング
410:タンク
42:回転スピンドル
44:研削ホイール
46:サーボモータ
47:エアー供給手段
5:液体調整手段
6:研削送り手段
7:チャックテーブル機構
71:チャックテーブル
2: Device housing 3: Moving base 4: Grinding unit 41: Spindle housing 410: Tank 42: Rotating spindle 44: Grinding wheel 46: Servo motor 47: Air supply means 5: Liquid adjustment means 6: Grinding feed means 7: Chuck Table mechanism 71: Chuck table
Claims (1)
該加工ユニットが回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着された回転工具と、該回転スピンドルを回転駆動するためのモータを具備する、回転工具を備えた加工装置において、
該スピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して該加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えている、
ことを特徴とする回転工具を備えた加工装置。 A workpiece holding means for holding the workpiece, and a processing unit for processing the workpiece held by the workpiece holding means;
A rotary tool in which the processing unit includes a rotary spindle, a spindle housing that rotatably supports the rotary spindle, a rotary tool attached to one end of the rotary spindle, and a motor for rotationally driving the rotary spindle. In a processing apparatus equipped with
A tank for storing liquid is provided in the spindle housing, and liquid adjusting means for adjusting the natural frequency of the processing unit by adjusting the amount of liquid stored in the tank is provided.
The processing apparatus provided with the rotating tool characterized by the above-mentioned.
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